塔里木盆地北部“層控”與“斷控”型油藏特征
——以塔河油田奧陶系油藏為例

魯新便，楊 敏，汪 彥，鮑 典，曹 飛，楊德彬

(1.中國石化 西北油田分公司，烏魯木齊 830011；2.中國石化 西北油田分公司 勘探開發(fā)研究院，烏魯木齊 830011)

塔河油田是我國第一個大型古生界海相碳酸鹽巖油田，位于塔里木盆地北部沙雅隆起阿克庫勒凸起中南段。沙雅隆起是由前震旦系變質基底上發(fā)育的一個經歷多期構造運動、長期發(fā)展和變形疊加的古隆起[1-4]，在加里東中—晚期逐漸形成北東向隆起，受近南北向的擠壓作用而發(fā)育了大量北北東向和北北西向走滑斷裂，暴露的中—下奧陶統(tǒng)鷹山組和一間房組灰?guī)r地層遭受了加里東中期的巖溶作用。海西早期，沙雅隆起受北西—南東向壓扭應力的影響，構造出現分異，斷裂活動增強，形成向西南傾覆、北東向展布的阿克庫勒凸起雛形。在海西晚期再次受南北向擠壓應力的作用，斷裂活動加劇，造成塔河地區(qū)整體掀斜，形成北高南低的形態(tài)。整個海西期阿克庫勒凸起的不斷隆升，導致塔北地區(qū)長期暴露并遭受風化剝蝕和大氣淡水淋溶作用，由此形成大量的巖溶縫洞體[1-8]。鑒于此，塔北地區(qū)的碳酸鹽巖縫洞型油藏以上奧陶統(tǒng)良里塔格組尖滅線為界，尖滅線以北地區(qū)被簡稱為剝蝕區(qū)，尖滅線以南中—上奧陶統(tǒng)地層發(fā)育齊全的地區(qū)，簡稱為覆蓋區(qū)(圖1)。

塔河油田縫洞型碳酸鹽巖油藏與傳統(tǒng)的裂縫—孔隙型碳酸鹽巖油藏以及典型的國內外喀斯特油藏相比，具有埋藏深、儲層非均質性強、流體性質差異大等特點。因此對此類油藏的性質、分類及地質結構的認識難度較大，無法直接借鑒國內外現有的儲層地質模型、油藏分類。經過近年來對塔河油田的勘探開發(fā)實踐，認為塔北地區(qū)海相碳酸鹽巖油藏類型可劃分為以風化殼控制為主的喀斯特油藏和受溶蝕斷裂帶控制的斷溶體油藏兩類。前者可進一步細分為“巖溶殘丘型油藏”、“巖溶古河道型油藏”2個亞類，后者“斷溶體油藏”是深層海相碳酸鹽巖油氣勘探開發(fā)的新類型、新目標。因此，亟待油藏地質理論突破、技術創(chuàng)新，不斷深化海相碳酸鹽巖油藏特征認識，以推動此類油藏的勘探與開發(fā)。

1 喀斯特油藏特征

圖1 塔河油田構造位置及兩種類型油藏分布

1.1 地質特征

巖溶殘丘型油藏是喀斯特發(fā)育區(qū)最為典型的油藏類型。此類油藏發(fā)育于古風化殼淺層，滲濾巖溶作用深度達100～350 m，由不同幅度、不同規(guī)模的巖溶殘丘、溶峰、峰叢壟脊等正向地貌單元構成[21-22]。應用古地貌恢復、精細相干、趨勢面提取等技術，可較為準確地刻畫出各類巖溶殘丘的形態(tài)及分布等。目前在研究區(qū)共識別刻畫出122個殘丘(或殘丘群)，總面積達171.5 km2，單個殘丘面積約為0.02～20.5 km2。勘探開發(fā)實踐證實，高幅度巖溶殘丘+串珠狀地震反射區(qū)是大型洞穴的發(fā)育區(qū)，而低幅度殘丘+雜亂狀地震反射則代表小規(guī)模洞穴或裂縫—孔洞型儲集體的發(fā)育區(qū)。

巖溶古河道型油藏主要發(fā)育于古風化殼的內幕，受古潛水面變化控制，是潛流巖溶帶演化的最終結果，也是古巖溶發(fā)育的最高階段[23-24]。作為巖溶水潛流作用形成的古河道，儲集體多以管道狀洞穴為主[25-27]，沿管道走向洞穴規(guī)模、形態(tài)變化較大，充填程度不一。在大型巖溶殘丘群的緩坡段常發(fā)育有兩套古河道，上部河道多發(fā)育在風化殼以下60～100 m，由于后期的充填破壞影響，原生洞穴空間被嚴重分隔、井間連通差；下部河道發(fā)育在風化殼以下150～210 m，原生洞穴空間保存程度高、井間干擾現象普遍。目前在塔河剝蝕區(qū)共劃分出5大巖溶古河道體系[23]，長度約300 km，部署投產66口開發(fā)井，其中有42口井鉆遇放空漏失，溶洞鉆遇率高達63.6%，其中23口放空漏失后直接投產，鉆遇洞高為10.6 m。依據高精度地震、鉆井資料分析，巖溶古河道的形態(tài)有單支狀、樹枝狀、迷宮狀等類型(圖2a中藍色條帶)，其中主干河道延伸長、河道空間變化大，主干河道和分支河道呈網狀分布。在地震剖面上，沿古河道走向呈現出“連續(xù)的短軸強反射”的特征，而其他方向為“串珠狀”地震反射特征(圖2b)。

近年來的開發(fā)實踐和縫洞三維雕刻[28-29]研究表明，基于風化殼控制的喀斯特油藏的地質特點主要表現為洞、孔、縫共存，儲集空間尺度由幾毫米的溶蝕孔—數十米的大型洞穴不等，其中洞穴是最主要的儲集空間，不同尺度的斷裂、裂縫是縫洞體的連通通道。在開發(fā)過程中，根據縫洞體的結構特點、連通關系、生產動態(tài)等，將規(guī)模不等、幾何形態(tài)各異的縫洞體劃分為不同縫洞單元，并作為此類油藏開發(fā)管理的基本單元[30-33]。目前在塔河油田北部剝蝕區(qū)共劃分出120個多井、79個單井的縫洞單元。

1.2 開發(fā)特征

大型巖溶殘丘或不同規(guī)模的殘丘群所構成的多井縫洞單元，其開發(fā)特征為能量充足，單井產能較高，產量遞減曲線形態(tài)呈“幾”字型、有一定的上產期和穩(wěn)產期，含水上升較為緩慢、見水類型以“S”型為主。此類單元在天然能量開發(fā)的中后期，通過單元內不同井組之間的注水水驅、注氮氣驅等手段可以獲得較高的采收率。例如塔河油田4區(qū)的S48單元，目前有油水井32口，連通井組21對，天然能量開發(fā)采收率12.1%，通過水驅累增油48.7×104t，采收率提高1.78%，注氮氣驅累增油11.9×104t，采收率提高1.5%，油藏目前階段采收率達15.4%。而中小型巖溶殘丘組成的縫洞單元，多表現為天然能量不足、單井產能低、儲集體定容的特征。此類單元在開發(fā)中后期可采取注水替油、注氮氣吞吐等技術手段來提高油井的產量。例如TK404單井單元，位于一個相對孤立的巖溶殘丘上，該井天然能量驅階段累產油14.4×104t，后期實施7輪次注水替油，累增油3.27×104t；2012年4月開始注氮氣開發(fā)，共實施7個輪次，累注氣373×104m3，累增油1.2×104t。對于巖溶古河道型油藏，多表現為油藏能量充足、油井產能高、累油高，以彈性驅+天然水驅為主，見水前油壓、產量相對穩(wěn)定，見水后含水類型多以暴性水淹為主，呈快速遞減的特征。

圖2 塔河油田10區(qū)典型的巖溶古河道平面分布及過古河道地震剖面

總體來看，無論巖溶殘丘型還是巖溶古河道型油藏，其形成和分布都與區(qū)域性的不整合面有關，尤其是與風化殼巖溶區(qū)的古地貌、古水系的關系更為密切[24,28,30]。通過對剝蝕區(qū)1 200余口鉆井統(tǒng)計顯示，縫洞體絕大多數集中分布在不整合面以下0～60 m范圍內，該層段也是目前塔河油田奧陶系油藏的主要產層段，油藏分布宏觀上具有垂向疊合連片、呈準層狀分布的特點(圖3)。

2 斷溶體油藏特征

近年來塔河油田的勘探開發(fā)實踐證實，在塔北地區(qū)的特深層海相碳酸鹽巖地層中，存在一種新的圈閉類型——斷溶體圈閉(油藏)[34-35]。此種類型的圈閉主要分布在塔河南部的上奧陶統(tǒng)覆蓋區(qū)，包括托甫臺區(qū)塊、躍進區(qū)塊、躍滿以及順北油氣田等區(qū)塊，其中沿溶蝕斷裂帶發(fā)育形成的板狀儲集體與喀斯特油藏的準層狀儲集體有較大差異。

圖3 塔河油田4區(qū)塊典型的巖溶殘丘型油藏剖面示意

2.1 地質特征

2.1.1 斷裂特征

2.1.2 儲層特征

斷溶體橫剖面具有典型的“三分”結構特征，可劃分為基巖段、斷溶體邊部、斷溶體核部。根據塔河油田覆蓋區(qū)14口側鉆水平井的測井曲線、鉆時曲線，不同區(qū)段的電阻率值、密度、聲波時差、鉆時等均有較大差異。其中，斷溶體核部位于走滑斷裂帶的中間部位，具有破碎程度大、巖溶作用強、儲集空間規(guī)模大的特征，反射特征以雜亂弱、雜亂強及整體串珠為主，鉆進中常發(fā)生放空或泥漿漏失，鉆時在5～12 min/m。較之基巖段、斷溶體邊部(誘導裂縫段)，具有明顯的差別(表2)。另外野外地質調查也證實，斷裂的核部主要發(fā)育裂縫—溶洞型儲集體，兩側過渡為裂縫—孔洞型、裂縫型儲集體[6,36]。

2.2 開發(fā)特征

對覆蓋區(qū)不同級次斷裂帶上近3年來部署的300余口井的單井能力、能量、遞減率等特征統(tǒng)計研究，結果顯示主干斷裂帶上的油氣富集程度高、油井產能高，總體呈現為“大斷裂大油藏、小斷裂小油藏、無斷裂不成藏”的特點(表3)。

(1)主干斷裂帶。油井建產率高(大于90%)，單井產能較高(初期單井能力介于30～100 t/d)，單井累油可達(10～30)×104t(表3中僅是近年來新投井的階段累產，下同)，油藏整體能量強，自噴采油期長(平均大于2年)，遞減緩慢(遞減率小于15%)。

表1 塔里木盆地北部地區(qū)走滑斷裂分類分級及控儲控油特征統(tǒng)計

圖4 塔河油田S99斷裂帶精細相干圖與不同段的構造樣式及溶蝕特征

剖面結構反射特征測井特征電阻率/(Ω·m)DEN/(g·cm-3)AC/(μs·ft-1)實鉆特征曲線特征放空漏失情況鉆時/(min·m-1)儲集體類型基巖段連續(xù)狀2 000以上2.7～2.8>50平直無25～40基巖邊部弱連續(xù)、雜亂弱600～3 0002.5～2.640～50波動輕微漏失無放空13～25裂縫、裂縫—溶孔核部雜亂弱雜亂強整體串珠40～2 0002.5～2.635～45鋸齒狀/波動漏失量較大或鉆遇放空5～12溶洞、裂縫—孔洞

表3 塔河油田西部地區(qū)不同級次斷裂帶上投產井生產情況統(tǒng)計

(2)分支斷裂帶。油井建產率降低(介于70%～90%)，單井產能一般(初期介于10～30 t /d)，單井累油介于(2～4)×104t，自噴采油期較短(小于1年)，初期遞減較大(20%左右)。

(3)內幕斷裂帶。主要以構造變形形成的網狀裂縫為主，溶蝕現象弱，鉆井評價以干層及嚴重供液不足井為主。

總體來看，不同級次斷裂帶油藏特征不同，主干斷裂帶上油氣富集程度、油井產能高，分支、內幕斷裂帶依次變差。沿同一斷裂帶不同斷溶體油藏具有分段成藏、差異富集、開發(fā)特征各異的特點，斷溶體分段的大小、連通程度控制了油藏的分布與規(guī)模[34,38-39]。目前在塔河油田覆蓋區(qū)共劃分出了78個斷溶體油藏，其中累油50×104t以上的斷溶體7個，20×104t以上的16個，10×104t以上的7個，小于10×104t的48個(圖1中紅色單元)。從斷溶體油藏分布來看，不同斷溶體油藏的累油規(guī)模高低間互，油藏能量特征各異，在平面上沿斷裂帶呈斷續(xù)狀分布，油藏之間看似彼此連通，實際上又各自獨立(圖5)。

圖5 塔里木盆地北部地區(qū)斷溶體油藏成藏模式示意

3 結論

(1)從油藏分布特點來看，風化殼控制的喀斯特油藏是受多期巖溶改造的油藏，主要受控于風化殼不整合面，具有明顯的層控性。平面上由多個規(guī)模不等、形態(tài)各異的縫洞單元構成，剖面上呈現為“垂向疊合連片、呈準層狀分布”的特點。斷溶體油藏主要受溶蝕斷裂帶控制，沿斷裂帶在平面上呈不規(guī)則的斷續(xù)狀分布，剖面上具有較明顯的穿層性、不連續(xù)性，空間上呈板狀體油藏形態(tài)。

(2)從儲層特征來看，喀斯特油藏縫洞的儲集體的發(fā)育和形成主要受控于大氣淡水的淋濾溶蝕作用，形成以米級大型洞穴為主的儲集空間，橫向連通性較好。斷溶體油藏的縫洞體的發(fā)育和形成受控于斷裂的破碎和溶蝕，在斷溶體核部發(fā)育規(guī)模較大的溶洞型儲集體，但洞穴規(guī)模明顯小于喀斯特油藏的洞穴，且向兩側逐步演變?yōu)榱芽p—孔洞型、裂縫型儲集體，總體表現為縱向連通性較好、橫向連通性較差的特點。

(3)從油氣成藏特點來看，喀斯特油藏的油氣以區(qū)域性的不整合面為主要輸導體系進行側向運移，具有“側向運聚、連片成藏、疊合聚集”的特征。斷溶體油藏與區(qū)域不整合面和構造位置的高低無關，油氣沿通源斷裂帶垂向充注成藏，并沿與斷裂帶相關的縫網體系呈“T”字型運移，具有“垂向運聚、分段成藏、差異聚集”的特點。

(4)從油氣開發(fā)特征看，喀斯特油藏具有油藏規(guī)模大、能量充足、單井產能較高、含水上升較為緩慢、產量遞減為兩段式的開發(fā)特征。斷溶體油藏儲集體具有明顯的三分結構，其中斷溶體核部的油藏與風化殼油藏具有相似的開發(fā)特征，而向斷溶體邊部油藏規(guī)模變小、能量變弱、產能降低、含水上升較快，總體表現為“大斷裂大油藏、小斷裂小油藏”的特點。